薄板漸進(jìn)斜面翻孔成形的變形行為及其影響因素研究.pdf

1、翻孔是一種常見的金屬板料成形工藝，在薄壁件生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)板材翻孔的主要方法是沖壓成形，生產(chǎn)效率、材料利用率以及成形精度高，特別適合于大批量生產(chǎn)。但沖壓模具設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、加工維護(hù)成本高，特別是當(dāng)產(chǎn)品稍微發(fā)生改變就需重新更換模具、缺乏柔性。隨著人們生活水平不斷提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，基于傳統(tǒng)沖壓的翻孔工藝已難以適應(yīng)新品開發(fā)、用戶化定制等需求，迫切需要開發(fā)快速而高效的翻孔技術(shù)。漸進(jìn)翻孔作為一種具有較大靈活性的柔性成形方法，目

2、前已有一些實(shí)際應(yīng)用。但現(xiàn)有研究主要針對(duì)沿周向母線等長(zhǎng)的軸對(duì)稱翻孔，變形相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于更一般的情況——即非軸對(duì)稱的斜面翻孔——還缺乏深入認(rèn)識(shí)，有必要開展相關(guān)研究以掌握其變形機(jī)理與規(guī)律，從而減少翻孔缺陷、確保成形質(zhì)量。
　　本文研究了薄板漸進(jìn)斜面翻孔的變形行為及其影響因素，采用連續(xù)碾壓和斷續(xù)碾壓兩種不同的加工軌跡，從應(yīng)力應(yīng)變、厚度分布和成形力等方面對(duì)比了兩者的成形結(jié)果；利用響應(yīng)面法分析了連續(xù)碾壓螺旋軌跡的螺距△Z、工具頭直徑d、傾斜角

3、度θ對(duì)漸進(jìn)軸向翻孔的形狀尺寸精度的影響。主要結(jié)論如下：
　?、贊u進(jìn)斜面軸向翻孔具有左、右對(duì)稱，而上、下不對(duì)稱的變形特征。在相同加工條件下，隨著傾斜角度的增加，翻起孔端部沿著周向厚度減薄加快，沿孔周向0~90°部分厚度減薄相對(duì)緩慢，大于90°的部分減薄較快。傾斜角度越大，翻起孔端部的減薄速度越快。
　?、诜治龇椎膽?yīng)力應(yīng)變、厚度分布和成形力，可以發(fā)現(xiàn)連續(xù)碾壓加工軌跡可以得到更加均勻的受力和變形，成形質(zhì)量?jī)?yōu)于斷續(xù)碾壓方式。

4、>　?、垲A(yù)制孔形狀、大小以及與模具的相對(duì)位置對(duì)漸進(jìn)斜面翻孔結(jié)果影響很大；預(yù)制孔的大小及位置可以根據(jù)翻孔的徑向展開尺度幾何關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，初始形狀可以假設(shè)為橢圓形，然后通過數(shù)值模擬進(jìn)行優(yōu)化。
　?、苡捎跐u進(jìn)斜面翻孔的非軸對(duì)稱性，各個(gè)位置的回彈大小也存在差異。其中，翻折角度越大的部位回彈越大，尺寸偏差也越大；工具頭直徑d、傾斜角度θ、螺旋軌跡螺距△Z是影響最大回彈角Δα的重要因素；通過響應(yīng)面分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)回彈的影響程度大小依次為：傾斜角度